Stīgu teorijas pamati

PASIEKA / Getty Images

Stīgu teorija ir matemātiska teorija, kas mēģina izskaidrot noteiktas parādības, kuras pašlaik nav izskaidrojamas ar kvantu fizikas standarta modeli.

Stīgu teorijas pamati

Stīgu teorijas pamatā kvantu fizikas daļiņu vietā tiek izmantots viendimensiju stīgu modelis. Šīs stīgas, izmērs Planka garums (10^-35m), vibrēt noteiktās rezonanses frekvencēs. Dažās jaunākajās stīgu teorijas versijās ir prognozēts, ka stīgām var būt garāks garums, līdz pat gandrīz milimetram, kas nozīmētu, ka tās atrodas tādā sfērā, ka eksperimenti varētu tās atklāt. Formulas, kas izriet no stīgu teorijas, paredz vairāk nekā četras dimensijas (10 vai 11 visizplatītākajos variantos, lai gan vienai versijai ir nepieciešami 26 izmēri), bet papildu izmēri ir “salocīti” Planka garumā.

Papildus virknēm stīgu teorijā ir cita veida pamata objekts, ko sauc par a brane , kam var būt daudz vairāk izmēru. Dažos “braneworld” scenārijos mūsu Visums faktiski ir “iestrēdzis” trīsdimensiju brānā (ko sauc par 3-brānu).

Stīgu teorija sākotnēji tika izstrādāta 1970. gados, mēģinot izskaidrot dažas neatbilstības ar hadronu un citu enerģijas veidu uzvedību. fizikas pamatdaļiņas .

Tāpat kā lielāko daļu kvantu fizikas, matemātiku, kas attiecas uz stīgu teoriju, nevar atrisināt unikāli. Fiziķiem jāpiemēro perturbāciju teorija, lai iegūtu tuvinātu risinājumu sēriju. Šādi risinājumi, protams, ietver pieņēmumus, kas var būt vai var nebūt patiesi.

Šī darba virzošā cerība ir tāda, ka tā rezultātā tiks izveidota 'teorija par visu', tostarp problēmas risinājums. kvantu gravitācija , un samierināties kvantu fizika ar vispārējā relativitāte , tādējādi saskaņojot fizikas pamatspēki .

Stīgu teorijas varianti

Sākotnējā stīgu teorija koncentrējās tikai uz bozona daļiņas .

Superstīgu teorija (saīsinājums no “supersimetriskās stīgu teorijas”) ietver bozonus ar citu daļiņu, fermions , kā arī supersimetrija pret modeļa gravitāciju. Ir piecas neatkarīgas superstīgu teorijas:

• 1. veids
• IIA tips
• IIB tips
• Ierakstiet HO
• Tips HE

M-teorija : 1995. gadā ierosināta superstīgu teorija, kas mēģina konsolidēt I tipa, IIA, IIB, HO un HE tipa modeļus kā viena un tā paša pamata fiziskā modeļa variantus.

Viena no stīgu teorijas pētījuma sekām ir apziņa, ka ir iespējams izveidot milzīgu skaitu iespējamo teoriju, kas liek dažiem apšaubīt, vai šī pieeja patiešām attīstīs 'teoriju par visu', ko daudzi pētnieki sākotnēji cerēja. Tā vietā daudzi pētnieki ir pieņēmuši uzskatu, ka viņi apraksta plašo iespējamo teorētisko struktūru stīgu teorijas ainavu, no kurām daudzas faktiski neapraksta mūsu Visumu.

Pētījumi stīgu teorijā

Pašlaik stīgu teorija nav sekmīgi veikusi nevienu prognozi, kas nav izskaidrota arī ar alternatīvu teoriju. Tas nav ne īpaši pierādīts, ne falsificēts, lai gan tam ir matemātiskas iezīmes, kas daudziem fiziķiem piešķir lielu pievilcību.

Vairākos piedāvātajos eksperimentos var būt iespēja parādīt 'virknes efektus'. Enerģija, kas nepieciešama daudziem šādiem eksperimentiem, pašlaik nav iegūstama, lai gan daži ir iespējami tuvākajā nākotnē, piemēram, iespējamie novērojumi no melnajiem caurumiem.

Tikai laiks rādīs, vai stīgu teorija spēs ieņemt dominējošu vietu zinātnē, ne tikai iedvesmojot daudzu fiziķu sirdis un prātus.